一種改性pc復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性PC復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯(PC)作為五大工程塑料之一，是一種分子結(jié)構(gòu)特殊、綜合性能優(yōu)良的熱 塑性工程樹脂。PC的分子鏈上含有苯環(huán)和碳酸酯結(jié)構(gòu)，因此，其分子鏈的剛性非常大，由于 PC的這種特殊的分子結(jié)構(gòu)，決定了 PC酯的許多獨特的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等方面的性能。由于 PC制品可經(jīng)受蒸汽、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而 被廣泛應(yīng)用于人工腎血液透析設(shè)備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī) 療設(shè)備中。如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術(shù)面罩、一次性牙科用具、血液分離器等可作醫(yī)療用 途的杯、筒、瓶以及牙科器械、藥品容器和手術(shù)器械，甚至還可用作人工腎、人工肺等人工臟 器。
[0003] 目前，PC制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械中，但是，由于其耐化學(xué)品性較差，在化學(xué) 藥品存在下易引起內(nèi)應(yīng)力開裂，生物相容性有待提高，例如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療 器械的應(yīng)用中要解決高溫消毒導(dǎo)致裂紋的老化現(xiàn)象，并且現(xiàn)有的PC制品的抗沖擊性能、阻 燃性能有待提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種改性PC復(fù)合材料，耐化學(xué) 品性好、生物相容性好，降低了應(yīng)力開裂的可能性，另外，抗沖擊性能和阻燃性能得到提高。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種改性PC復(fù)合材料，按重量份計，包括以下原料：50~80份的PC、10~20份的 HRG、5~15份的SAN、1~3份的抗沖擊改性劑以及10~15份的無鹵阻燃劑;例如PC為50份、55 份、60份、65份、70份、75份、80份;HRG為10份、12份、14份、16份、18份、20份;SAN為5份、8份、9 份、10份、12份、15份;抗沖擊改性劑為1份、1.5份、2份、2.5份、3份;無鹵阻燃劑為10份、11 份、12份、13份、14份、15份。
[0007] 優(yōu)選地，改性PC復(fù)合材料，按重量份計，包括以下原料:60~70份的PC、12~16份的 HRG、8~12份的SAN、1.5~2.5份的抗沖擊改性劑以及12~14份的無鹵阻燃劑;例如PC為61 份、62 份、63 份、64 份、65 份、66 份、67 份、68 份、69 份、70 份;HRG 為 12 份、13 份、15 份、16 份；SAN 為8份、8.5份、9份、10份、11份、11.5份、12份;抗沖擊改性劑為1.5份、1.8份、1.9份、2份、2.1 份、2.3份、2.5份;無鹵阻燃劑為12.5份、13份、13.5份、14份。
[0008] 在選擇PC材料時，為了避免應(yīng)力開裂現(xiàn)象及消除內(nèi)應(yīng)力，選材時盡量選擇高分子 量的PC，因為高分子量的PC分子鏈的長度更長，鏈與鏈之間纏繞數(shù)目更多，分子間作用力更 大，抗應(yīng)力開裂能力更強(qiáng)。其中，所述PC的數(shù)均分子量為30000~40000,例如30000、32000、 34000、35000、37000、40000 ;所述？(：的熔融指數(shù)為5~1(^/10111丨118，例如58/10111丨118、68/ 10mins、7g/10mins、8g/10mins、9g/10mins、10g/10mins〇
[0009] 苯乙稀-丙稀腈共聚物(英文名稱:aerylonitrile-styrene copolymer，英文簡稱 SAN，又稱AS樹脂）是無色透明的熱塑性樹脂，具有耐高溫性、出色的光澤度和耐化學(xué)介質(zhì) 性，還有優(yōu)良的硬度、剛性、尺寸穩(wěn)定性和較高的承載能力。SAN是以丙烯腈和苯乙烯為原料 用懸浮法聚合而得到的，使用熱引發(fā)劑引發(fā)亦可，也可采用乳液聚合法制得。由于該樹脂固 有的透明性，故普便地應(yīng)用于制造透明塑料制品。
[0010] SAN是一種堅硬、透明的材料。苯乙烯成份使SAN堅硬、透明并易于加工；丙烯腈成 份使SAN具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。與聚苯乙烯相比，SAN有更高的抗沖擊性，耐熱 性，耐油性，耐化學(xué)腐蝕和抗應(yīng)力開裂等性能均得到了改善，比ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 共聚物，英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene，英文縮寫為ABS)有更好的耐氣候 性，SAN的最高使用溫度為75~90°C，與GPPS(通用級聚苯乙?。┫啾?，SAN的機(jī)械強(qiáng)度好，透 明度相當(dāng)。SAN具有很強(qiáng)的承受載荷的能力、抗化學(xué)反應(yīng)能力、抗熱變形特性和幾何穩(wěn)定性。 其中，所述SAN包含丙烯腈和苯乙烯，所述丙烯腈的質(zhì)量百分比為20~40%，例如20%、 25%、30%、35%、40% ;所述苯乙烯的質(zhì)量百分比為60~80%，例如60%、65%、70%、75%、 80% 〇
[0011] 熔融指數(shù)是一種表示塑膠材料加工時的流動性的數(shù)值，它是美國量測標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (ASTM)根據(jù)美國杜邦公司慣用的鑒定塑料特性的方法制定而成，其測試方法是先讓塑料粒 在一定時間（l〇min)內(nèi)、一定溫度及壓力(各種材料標(biāo)準(zhǔn)不同）下，融化成塑料流體，然后通 過一直徑為2.095mm圓管所流出的克(g)數(shù)，一般用MI值表示，其值越大，表示該塑料的加工 流動性越佳，反之則越差。其中，所述SAN的恪融指數(shù)為5~15g/10mins，例如，5g/10mins、 8g/10mins、10g/10mins、12g/10mins、14g/10mins、15g/10mins〇
[0012] 其中，所述無鹵阻燃劑為聚合型的磷酸酯阻燃劑、低聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、 磺酸鹽中的任意一種或至少兩種。
[0013] 以改進(jìn)塑料沖擊性能為目的而添加的助劑稱為抗沖擊改性劑?？箾_擊改性劑的主 要作用是改善高分子材料的低溫脆化，賦予其更高的韌性?？箾_擊性改性劑不僅能提高高 分子材料的沖擊強(qiáng)度，還可改善高分子材料的加工性能。目前，常用的抗沖擊改性劑主要有 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、氯化 聚乙烯(CPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、合成橡膠 和熱塑性彈性體，添加了這些類型的抗沖擊改性劑可以將脆性塑料變?yōu)轫g性塑料，可以將 只能在常溫下應(yīng)用的塑料變?yōu)榈蜏叵率褂玫乃芰?，此外，還能有效地改善塑料的加工性能。
[0014] 其中，所述抗沖擊改性劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二 烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、合 成橡膠和熱塑性彈性體中的一種或至少兩種。
[0015] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種改性PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:按 重量份計，分別稱取50~80份的PC和5~15份的SAN，干燥后置于混料機(jī)中攪拌混合，向混料 機(jī)中加入10~20份的HRG、1~3份的抗沖擊改性劑以及10~15份的無鹵阻燃劑繼續(xù)攪拌混 合，將混合好的的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，將擠出的絲條經(jīng)冷卻、造粒，制備得 到改性PC復(fù)合材料。
[0016] 優(yōu)選地，改性PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:按重量份計，分別稱取60~ 70份的PC和8~12份的SAN，干燥后置于混料機(jī)中攪拌混合5~10min，然后向混料機(jī)中加入 12~16份的HRG、1.5~2.5份的抗沖擊改性劑以及12~14份的無鹵阻燃劑繼續(xù)攪拌混合5~ lOmin，將混合好的的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，將擠出的絲條經(jīng)冷卻、造粒，制備 得到改性PC復(fù)合材料。
[0017] 其中，干燥的目的在于對原料PC和SAN進(jìn)行除濕，所述干燥的溫度為60~90°C，例 如，干燥的溫度為60 °C、70 °C、80 °C、90 °C ;所述干燥的時間為1~2h，例如，干燥的時間為lh、 1·5h、2h〇
[0018] 其中，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為200~400轉(zhuǎn)/min，例如，200轉(zhuǎn)/min、250轉(zhuǎn)/ min、300 轉(zhuǎn)/min、350 轉(zhuǎn)/min、400轉(zhuǎn)/min;熔融的溫度為 240 ~280°C，例如 240°C、250°C、260 °C、270°C、280°C。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的一種改性PC復(fù)合材料，按重量份 計，包括以下原料:50~80份的PC、10~20份的HRG、5~15份的SAN、1~3份的抗沖擊改性劑 以及10~15份的無鹵阻燃劑;本發(fā)明的改性PC復(fù)合材料結(jié)合了PC和SAN的優(yōu)良性能能，耐化 學(xué)品性好、生物相容性好，降低了應(yīng)力開裂的可能性，抗沖擊性能和阻燃性能得到提高;SAN 的加入使PC復(fù)合材料的耐化學(xué)腐蝕和抗應(yīng)力開裂等性能均得到了改善，從而降低了應(yīng)力開 裂的可能性;HRG作為高性能橡膠接枝粉加入后作為增韌劑使PC和SAN的相容性，從而使PC 復(fù)合材料的韌性和沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)，抗沖擊改性劑的加入進(jìn)一步提高了PC復(fù)合材料的抗沖擊 性能，無削且燃劑的加入使PC復(fù)合材料的阻燃性能良好，達(dá)到UL 94V-0級，本發(fā)明的改性PC 復(fù)合材料應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域時符合美國藥典USP VI級規(guī)范和ISO 10993關(guān)于保健